有线M-Bus是专门为家用仪器数据传输设计的总线系统。
它是一个由主设备,多个从设备和一对连接线组成的分层系统。
拟议中的有线M-Bus既可以满足公用仪表网络和远程抄表的需求,也可以满足远程电源的需求。
它被广泛用于智能社区的自动抄表系统中。
但是,在网络布线施工过程中,有线M-Bus系统经常需要打破墙壁并挖地面,从而破坏了周围的环境。
因此,无线应用程序在竞争中具有优势,易于安装和维护,并且不会影响周围环境。
无线M-Bus是一种通信标准,专门用于水表,煤气表,热量表,电表和数据集中器之间的无线数据传输。
它已被欧洲市场广泛接受。
现在大多数电表由电池供电,因此对低功耗的要求相对较高。
为了延长电池的使用寿命,本文选择低功耗芯片Si1000组成无线M-Bus通信系统,并分析了Si1000的低功耗性能及其在软件和硬件上的实现。
1无线M-Bus无线M-Bus标准规定了仪表与集中器之间的通信。
图1显示了一个简单的无线M-Bus通信系统,其中集中器是主节点,电表是从节点。
主节点和从节点之间的通信定义了三种不同的通信模式:①S模式静态模式。
S1模式是从仪表到其他系统单元的单向通信; S1m模式与S1类似,但是数据采集设备无法进入低功耗模式。
S2模式是仪表与其他系统单元之间的双向通讯。
②T模式频繁传输模式。
T1模式是从仪表到其他系统单元的单向通信。
T2模式是仪表与其他系统单元之间的双向通讯。
③R模式是一种频繁的接收模式。
R2模式是仪器与其他系统单元之间的双向通讯。
当仪表可以直接与集中器通信时,其他系统单元就是图1中的集中器。
但是,在实际应用中,从节点仪器有时无法直接与主节点集中器通信,因此需要路由节点来传输数据它们之间。
此时,系统单元是高性能网关。
2无线M-Bus收发器系统的设计2.1无线M-Bus收发器系统的原理of抄表无线收发器系统的原理框图如图2所示。
无线数据的发送和接收由无线微控制器Si1000实现。
主节点Si1000内的发送模块对数据进行编码,然后通过天线以特定格式将其发送到接收模块。
从节点Si1000内的接收模块接收到有效数据后,Si1000内的微处理器通过扩展接口从外部仪器读取数据,进行相应的调整和转换处理,然后通过射频将其发送到主节点。
主节点通过GPRS与收集中心通信。
因为它使用无线微控制器,所以主/从节点发送/接收模块不需要使用传统的MCU + RF模块设计方法,只有一块Si1000可以完成射频通信。
2.2射频部分Si1000是Si10xx系列的成员之一。
它在非常精简的5mm& TImes中结合了8051磁芯;封装为7 mm,工作频段为240〜960 MHz高穿透率EZRadioPRO射频收发器,64 KB闪存和10位ADC。
Si1000系列具有卓越的射频性能,具有最高的输出功率,接收灵敏度和最低的功耗唤醒转换。
无线微控制器在工作模式下具有最低的电流消耗(160μ/ MHz)。
在睡眠模式下,当内部低频振荡器(LFO)用作RTC的频率源时,电流消耗低至315nA。
在休眠模式下,仅需要25 nA的工作电流,并且RAM数据不会丢失。
图3显示了硬件的射频部分的示意图。
仪表从该节点连接到芯片Si1000的UART串行引脚P0.4 / TX和P0.5 / RX。
主节点芯片Si1000的UART串行引脚P0.4 / TX和P0.5 / RX与集中器连接。
集中器中的MCU串行端口通过RS232与GPRS模块连接,通过移动网络和远程网络实现远程数据传输。